第1章概論(介紹組成原理課程)

E-mail:fengyuchung@163.com計算機(jī)組成與架構(gòu)成都學(xué)院馮裕忠

莫指望生活是公平的Don’texpectlifetobefair.

本課堂要求：

1、每次上課點(diǎn)名（實(shí)行抽點(diǎn)）；對有礙于課堂教學(xué)者，將被請出教室。

2、按系里規(guī)定無故缺課三次則取消期末考試資格(而無補(bǔ)考機(jī)會)。

3、缺課者必須請假，病假需有醫(yī)生證明。

4、學(xué)生應(yīng)該主動擦黑板。一、學(xué)習(xí)目的和任務(wù)目的：使同學(xué)們能在計算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)的分析、研究和開發(fā)等方面打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。一、學(xué)習(xí)目的和任務(wù)任務(wù)：使同學(xué)們掌握計算機(jī)組成部件的工作原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計方法及將各部件連接成整機(jī)的方法，強(qiáng)調(diào)建立CPU級和硬件系統(tǒng)級的整機(jī)概念，培養(yǎng)學(xué)生對計算機(jī)硬件系統(tǒng)的分析、開發(fā)與設(shè)計的能力。

二、課程定位先修課程：信息技術(shù)導(dǎo)論、數(shù)字邏輯設(shè)計后繼課程：微機(jī)原理與接口單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)等操作系統(tǒng)匯編(或高級)語言程序設(shè)計等硬件系列課程；軟件課程。

三、教學(xué)特點(diǎn)1、以一模型機(jī)為背景討論基本原理，適當(dāng)輻射實(shí)用機(jī)型。2、討論硬件組成時，在寄存器級進(jìn)行分析。四、教學(xué)安排教學(xué)思路：

CPU主機(jī)計算機(jī)硬件系統(tǒng)課堂教學(xué)：56學(xué)時(14周)實(shí)驗(yàn)：4學(xué)時(課內(nèi))+16學(xué)時(課外)五、課程知識體系，主要內(nèi)容講述計算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)的硬件組成。五大功能部件的工作原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計方法及相互連接構(gòu)成整機(jī)的方法。強(qiáng)調(diào)兩個層次的整機(jī)概念：CPU整機(jī)概念硬件系統(tǒng)整機(jī)概念緊緊抓住各部件之間的信息傳送方式和傳送途徑。CPU中有什么？CPU怎么工作的？還有什么其它硬件系統(tǒng)？這些硬件如何與主機(jī)傳送數(shù)據(jù)？六、學(xué)習(xí)方法抓住重點(diǎn)，解決難點(diǎn)：

CPU部分（通路結(jié)構(gòu)、指令流程）存儲器部分（邏輯設(shè)計）

I/O系統(tǒng)部分（中斷機(jī)制及其接口設(shè)計）七、考核方式平時作業(yè)（主要是考勤和課堂提問）實(shí)驗(yàn)成績期末考試20％20％60％八、教材及參考資料教材：《計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》羅福強(qiáng)、馮裕忠茹鵬編著人民郵電出版社出版

（1）《計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》，王愛英主編，清華大學(xué)出版社，1990.10（2）《計算機(jī)組成原理》，羅克露等編，電子工業(yè)出版社，2006.7（3）《從8086到PentiumⅢ微型計算機(jī)及接口技術(shù)》，馬維華等編，科學(xué)出版社，2000.2（4）《ComputerArithmeticPrinciples，ArchitectureAndDesign》KaiHwang參考資料：精品課程網(wǎng)址：從學(xué)校精品課程網(wǎng)站進(jìn)入

計算機(jī)硬件的組成及各組成部分的功能計算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成及程序運(yùn)行過程計算機(jī)中信息表示及內(nèi)存地址等概念難點(diǎn)：重點(diǎn)：計算機(jī)系統(tǒng)的組成及工作原理計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示及運(yùn)算

第1章計算機(jī)系統(tǒng)概念

計算機(jī)基本情況的簡介一、計算機(jī)的發(fā)展計算機(jī)的發(fā)展歷史粗略地分為三個階段：近代計算機(jī)或稱機(jī)械式計算機(jī)發(fā)展階段。現(xiàn)代大型機(jī)或稱傳統(tǒng)大型主機(jī)的發(fā)展階段。微機(jī)的發(fā)展階段。屈指記數(shù)投石記數(shù)結(jié)繩記數(shù)算盤計算尺…………一、近代計算機(jī)（1）1642年法國物理學(xué)家帕斯卡發(fā)明了機(jī)械式加減法器。帕斯卡認(rèn)為：人的某些思維過程與機(jī)械過程沒有差別，因此可以設(shè)想用機(jī)械模擬人的思維過程。計算機(jī)的發(fā)展史（3）1812年英國數(shù)學(xué)教授巴貝奇設(shè)計出一臺名為差分機(jī)的機(jī)器，并于1822年制成了差分機(jī)樣機(jī)。1834年他構(gòu)想出了名為分析機(jī)的自動運(yùn)算機(jī)器。（2）1673年德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲發(fā)明了乘法計算機(jī)，他受中國易經(jīng)八卦的影響最早提出二進(jìn)制運(yùn)算法則。萊布尼茲乘法計算機(jī)計算機(jī)之父——巴貝奇差分機(jī)分析機(jī)（4）1936年美國數(shù)學(xué)家霍華德.艾肯提出用機(jī)電的方法而不是純機(jī)械的方法來實(shí)現(xiàn)分析機(jī)的想法。1944年他在IBM公司的資助下，成功研制了MarkI計算機(jī)。

二、現(xiàn)代計算機(jī)

現(xiàn)代計算機(jī)經(jīng)歷了近50年的發(fā)展。在奠基方面，最重要的代表人物是英國科學(xué)家艾蘭.圖靈(AlanM.Turing)和美藉匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼(JohnvonNeumann)。

（2）馮·諾依曼：提出三個基本思想A、計算機(jī)從硬件角度分五大部分B、程序和數(shù)據(jù)在計算機(jī)中用二進(jìn)制數(shù)表示C、計算機(jī)工作過程中，是由存儲程序控制的馮·諾依曼馮·諾依曼和他的同事們研制了世界上第二臺電子計算機(jī)EDVAC。（1）英國科學(xué)家艾蘭.圖靈。建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計算性理論，提出了定義機(jī)器智能的圖靈測試。圖靈機(jī)示意圖：

馮.諾依曼確立了現(xiàn)代計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，被稱為馮.諾依曼結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)可概括如下：1、使用單一的處理部件來完成計算、存儲以及通信的工作。2、存儲單元是定長的線性組織。3、存儲空間的單元是直接尋址的。4、使用低級機(jī)器語言，指令通過操作碼來完成簡單的操作。5、計算進(jìn)行集中的順序控制。

三、微型計算機(jī)的劃代

以微型計算機(jī)CPU（微處理器）的字長作為劃分階段的依據(jù)。IBM-PC開始算起，已經(jīng)歷了5代。（1）IBM-PC/XT(Intel8088)（2）IBM-PC/AT(Intel80286ISA總線)（3）IBM-PC/2-50(Intel80386MCA總線)（4）Intel80486PCI總線（5）IntelPentium計算機(jī)時代的開始：以1951年UNIVAC-Ⅰ投入運(yùn)行為標(biāo)志，第一臺批量生產(chǎn)的商用計算機(jī)，從此，計算機(jī)走向社會。

四、計算機(jī)發(fā)展階段（一）計算機(jī)的發(fā)展過程根據(jù)組成計算機(jī)元器件的不同而劃分●

計算機(jī)發(fā)展的六個重要時期

1.電子管計算機(jī)

2.晶體管計算機(jī)

3.集成電路計算機(jī)

4.大規(guī)模集成電路計算機(jī)

5.智能計算機(jī)

6.生物計算機(jī)●

世界上第1臺計算機(jī)電子管●第1代電子管計算機(jī)(1946-1956)●名稱：ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)●目的：用于第二次世界大戰(zhàn)后期的彈道計算●誕生時間：1946年2月15日●誕生地：美國賓夕法尼亞大學(xué)ENIAC計算機(jī)●使用18000只電子管●1500個繼電器●占地面積170m2●重量30噸●耗電量140千瓦●第2代晶體管計算機(jī)(1957-1963)●

1947年，美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，利用半導(dǎo)體鍺和硅制作的晶體管開始用于計算機(jī)的制造上?！窬w管體積小，反應(yīng)速度快，使計算機(jī)的運(yùn)算速度和處理能力得到很大提高?！癯绦蛟O(shè)計方面●研制出通用的算法和語言●出現(xiàn)批處理操作系統(tǒng)●主要應(yīng)用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理和實(shí)時控制等方面晶體管●第3代集成電路計算機(jī)(1964-1971)蘋果(Apple)計算機(jī)●

1958年，美國德州儀器公司利用照像技術(shù)把多個晶體管和電路蝕刻在一塊硅片上，這種半導(dǎo)體集合體就是:“集成電路”——IC(IntegratedCircuit)●程序設(shè)計方面●提出“多道程序”和“分時系統(tǒng)”概念●出現(xiàn)了系列計算機(jī)、遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)●應(yīng)用于系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)控制、智能模擬等新的領(lǐng)域●第4代大規(guī)模集成電路計算機(jī)(1971-)●大規(guī)模集成電路（LSI）、超大規(guī)模集成電路（VLSI）器件的使用是第四代計算機(jī)的主要標(biāo)志●應(yīng)用領(lǐng)域：軍事預(yù)警、尖端科學(xué)、航天科學(xué)、天氣預(yù)報等●第5代智能計算機(jī)●廣泛使用多媒體技術(shù)，使人們能夠用語音、圖像、視頻等更為自然的方式與計算機(jī)進(jìn)行信息交互●硬件系統(tǒng)支持高度并行和快速推理，軟件系統(tǒng)能夠處理知識信息大、超大規(guī)模集成電路●第6代生物計算機(jī)●利用蛋白質(zhì)分子制造出基因芯片,研制生物計算機(jī)是當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)的最前沿●阻抗低、能耗少、發(fā)熱量極小生物芯片功能強(qiáng)大的通用數(shù)字電子計算機(jī)

3.大中型計算機(jī)

2.小型計算機(jī)功能較強(qiáng),可以同時執(zhí)行多個任務(wù)

1.微型計算機(jī)

功能多樣的個人電子計算機(jī)

4.超級計算機(jī)運(yùn)算速度最快、存儲容量最大、功能最完善筆記本電腦●（二）體積大小、處理能力強(qiáng)弱標(biāo)準(zhǔn)劃分

掌上電腦1、微型化

體積更小，重量更輕，價格更便宜，且功能更強(qiáng)。

●（三）現(xiàn)代計算機(jī)的發(fā)展趨勢2、巨型化

目前世界上還有很多領(lǐng)域，如國防、百年天氣預(yù)測和地震分析等，都需要功能更為強(qiáng)大的計算機(jī)。

為中國x銀行的大型計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

為國家氣象中心的中期氣象預(yù)報數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)3、網(wǎng)絡(luò)化（云計算）

將計算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)計算機(jī)的相互通信和資源共享。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的出現(xiàn)，掀起了電子計算機(jī)發(fā)展史上的第三次浪潮!

在第一次浪潮中，信息處理是關(guān)鍵。第二次浪潮的情景是每張桌子上擺有一臺計算機(jī)。第三次浪潮是把所有這些計算機(jī)都連接在一起。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度異常迅猛，全球網(wǎng)絡(luò)化時代的到來已經(jīng)到來!

（4）多媒體化

使人們面對圖、文、聲并茂的計算機(jī)信息。

（5）智能化

讓計算機(jī)能夠模仿人腦的功能，即對信息具有智能處理能力。五、

應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算信息管理●信息管理（1）銀行賬戶管理（2）郵局信息管理（3）圖書管理…●科學(xué)計算（1）天氣預(yù)報（2）軍事用途（3）科學(xué)研究…●人工智能●醫(yī)療和教育●電子商務(wù)智能機(jī)器人遠(yuǎn)程醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)購物簡單智能模式研究人類智能模式研究Internet國際互聯(lián)網(wǎng)動作特技●各種視覺效果特技視覺效果特技動畫效果扭曲變形效果光線變化效果圖像變形效果仿真視覺效果●音響特技音響特技●midi音頻●

wav音頻●

mp3壓縮音頻合成電話音鐘表聲鋼琴曲素材合成數(shù)字音頻（月夜寒風(fēng)）六、微型計算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計算機(jī)內(nèi)部是怎樣構(gòu)成的呢？他怎么如此神奇？計算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備內(nèi)存CPU運(yùn)算器寄存器隨機(jī)存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)外存儲器輸入/輸出設(shè)備（I/O設(shè)備）系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、語言處理程序等)應(yīng)用軟件(字處理、計算機(jī)輔助設(shè)計等)控制器存儲器

硬件計算機(jī)系統(tǒng)由系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成七、輸入設(shè)備鍵盤掃描鼠標(biāo)、手寫1運(yùn)算器/控制器(CPU)2內(nèi)存儲器半導(dǎo)體存儲器3外存儲器軟盤光盤與驅(qū)動器硬盤4輸出設(shè)備音頻輸出文字打印影像輸出5計算機(jī)硬件系統(tǒng)

2014年5月：天河二號第3次被評為全球最快的計算機(jī)，比位列第二名的美國“泰坦”快了近一倍。其峰值速度和持續(xù)速度分別為每秒5.49億億次和每秒3.39億億次，這意味著，天河二號運(yùn)算1小時，相當(dāng)于13億人同時用計算器計算1000年。

我國的超級計算機(jī)“首先從2010年天河一號首次名列國際超級計算機(jī)排行榜第一名之后，我們國家正式跨入國際超級計算機(jī)研制的領(lǐng)先行業(yè)。美國、日本、中國形成交替領(lǐng)先，相互競爭的態(tài)勢。天河二號能夠領(lǐng)先，

據(jù)排行榜，此次全球超級計算機(jī)五百強(qiáng)名單中的前五位排名沒有變化。在數(shù)量方面，此次中國大陸進(jìn)入500強(qiáng)的超級計算機(jī)達(dá)到76個，較前兩次再度增加，總數(shù)接近第三名英國、第五名法國和第六名德國之和。

超級計算機(jī)通常被用在需要應(yīng)對大量并行處理任務(wù)的項(xiàng)目當(dāng)中，其中包括基因組測序、天氣預(yù)報以及石油與天然氣勘探。除此之外，隨著大數(shù)據(jù)分析工作在企業(yè)環(huán)境下的逐步普及，眾多用戶也開始對超級計算技術(shù)產(chǎn)生興趣。對于天河二號的應(yīng)用前景，“像商用大飛機(jī)的設(shè)計、高分辨率對地觀測、基因測序、生物醫(yī)藥等等，都獲得了很成功的應(yīng)用。C19大客機(jī)高精度的外流場、系統(tǒng)計算，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了高精度、大規(guī)模的數(shù)字模擬，為國產(chǎn)大飛機(jī)的供給研制提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。中科院的上海藥物研究所，利用天河二號做新型的分子化合物的藥物設(shè)計，完成了600多個各種藥物的體內(nèi)外的活性測試評價。為惡性腫瘤、乙肝、糖尿病等這樣常見的重大疾病提供了新型的藥物化合物。天河二號更重要的方面，開展了很好的國際合作，比如和德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)等研究團(tuán)隊的合作，對1992年美國加州蘭德斯大地震進(jìn)行了模擬研究?！?.1.1計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成輸入輸出設(shè)備存儲器運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)結(jié)果取數(shù)存數(shù)指令存取命令運(yùn)算命令輸入輸出命令圖1.1計算機(jī)系統(tǒng)到硬件組成1.1計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成及層次結(jié)構(gòu)

控制器主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數(shù)器和操作控制器等組成。－從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元(ArithmeticLogicUnit，簡稱ALU)，它由加法器、寄存器、累加器等邏輯電路組成。對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，算術(shù)邏輯運(yùn)算。（一）

控制器

（二）運(yùn)算器(ALU)

運(yùn)算器和控制器在邏輯關(guān)系和電路結(jié)構(gòu)上有十分緊密的聯(lián)系，特別是大規(guī)模集成電路中往往把這兩部分做在一塊芯片上，因此把它們稱為中央處理機(jī)（CentralProcessingUnit），簡稱CPU。存儲器是計算機(jī)的記憶和存儲部件，用來存放信息。存儲器性能衡量指標(biāo)：多功能性：存儲設(shè)備可以訪問多種類型介質(zhì)上的數(shù)據(jù)持久性：數(shù)據(jù)是否容易出現(xiàn)丟失和破壞？容量：該存儲設(shè)備可以存儲的最大數(shù)據(jù)量訪問速度：由訪問時間和數(shù)據(jù)傳輸速率決定（三）存儲器1、主存儲器

1.存取數(shù)據(jù)的速度很快

2.只能臨時存放數(shù)據(jù)，不能長久保存數(shù)據(jù)●主存儲器的特點(diǎn)

內(nèi)存儲器也稱主存儲器(簡稱主存)，它直接與CPU相連接，存儲容量較小，但速度快，用來存放當(dāng)前運(yùn)行程序的指令和數(shù)據(jù)，并直接與CPU交換信息。

有關(guān)內(nèi)存的幾個術(shù)語：（1）二進(jìn)制位(計算機(jī)中信息表示的最小單位，用bit：比特表示)。能夠代表0和1的一個二進(jìn)制電路稱為二進(jìn)制位，簡稱位●內(nèi)存的存儲容量（單位B）內(nèi)存可以容納的二進(jìn)制數(shù)據(jù)量為內(nèi)存的存儲容量。內(nèi)存地址的二進(jìn)制數(shù)編碼長度將決定內(nèi)存的存儲容量。

（2）字節(jié)（Byte：拜特，簡稱B）——信息表示的基本單位

8位(Bit)=1個字節(jié)(Byte)，即：8Bit=1B

（3）信息表示的另外幾個常用單位：

千字節(jié)（KB或K）、兆字節(jié)（MB或M）千兆字節(jié)（GB或G）、兆兆字節(jié)（TB或T）

1KB=210=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB（4）字長（WORDS）——或稱字，單位：位

CPU能夠直接處理的二進(jìn)制的位數(shù)。字長越長，指令數(shù)目越多，指令系統(tǒng)功能越強(qiáng)大。（5）地址：——存儲器單元的編號常常是以字節(jié)為編址單位即：每個字節(jié)都有地址

例如：地址從0101H—0105H之間的存儲空間是：

外存儲器又稱輔助存儲器(簡稱輔存)常用的外存有磁盤、磁帶、光盤等。

輸入／輸出設(shè)備簡稱I／O(Input/Output)設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、數(shù)字化儀等。常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。2、外存儲器(簡稱外存或輔存)

3、輸入／輸出設(shè)備計算機(jī)系統(tǒng)的核心,執(zhí)行處理數(shù)據(jù)指令的器件。（1）控制器：控制整個計算機(jī)的各個部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存取指令和執(zhí)行指令。（2）運(yùn)算器：其功能是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。1.中央處理器（CPU）CPU二、微型計算機(jī)中的硬件

CPU主流廠商：

Intel、IBM、AMD微機(jī)的ROM微機(jī)的RAM內(nèi)存插槽2．主板是安裝在微型計算機(jī)主機(jī)箱中的印刷電路板，這是連接CPU、內(nèi)存儲器、外存儲器、各種適配卡、外部設(shè)備的中心樞紐。（Mainboard）主板接口PS2鍵盤、鼠標(biāo)接口并行接口串行接口四個USB接口RJ45LAN接口3、內(nèi)存儲器：（簡稱內(nèi)存或主存）半導(dǎo)體存儲器。

RAM（隨機(jī)存儲器）是用戶程序和數(shù)據(jù)使用的存儲器，斷電后，RAM中的信息隨之丟失。

ROM（只讀存儲器）是用來存放固定不變重復(fù)使用的程序和數(shù)據(jù)（如:BIOS），斷電后，ROM中的信息保持不變。

微機(jī)內(nèi)存條RAM4、外存儲器（又稱輔助存儲器）常用的外存儲器有：磁盤(軟盤、硬盤)、磁帶和光盤

（1）硬盤2—5/6

由若干個涂有磁性材料的鋁合金圓盤組成。它的特點(diǎn)是把磁頭、盤片及執(zhí)行機(jī)構(gòu)都密封在一個腔體內(nèi)，與外界環(huán)境隔絕。采用這種技術(shù)的硬盤稱為溫徹斯特盤。

硬磁盤的兩個主要性能指標(biāo)：平均尋道時間（ms)和數(shù)據(jù)傳輸率(MB/s）指硬盤接到讀/寫指令后到磁頭移到指定的磁道上所需要的平均時間。（2）磁帶——順序存取設(shè)備。（3）光盤——是利用光學(xué)方式進(jìn)行讀寫信息的園盤。常用的光盤存儲器可分成以下幾種類型

CD—ROM（只讀光盤，容量可達(dá)650M）

MO（磁光盤）——是一種具有磁盤性質(zhì)的可擦寫光盤

CD—R（一次性可寫入光盤）

CD—RW——是一種可以隨時刪除和寫入的光盤。

DVD—ROM——通用數(shù)字光盤，比CD—ROM采用較短的激光波長，DVD—ROM標(biāo)準(zhǔn)向下兼容，容量比CD—ROM大，單面容量為4.7G。(5)電子存儲器（優(yōu)盤、USB閃存存儲器）

USB（UniversalSerialBus—通用串行總線）的組成（微機(jī)與單片機(jī)原理及應(yīng)用一書）USB電纜：VBUS(紅）D+（綠）D—（白）GND（黑）USB有4根線：其中D+、D-是信號線，Vbus和GND是電源、地。

1.1.3計算機(jī)的軟件組成

硬件和軟件的關(guān)系

應(yīng)用軟件用戶應(yīng)用軟件其他系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬件計算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件是為了使計算機(jī)能夠正常高效地工作所配備的各種管理、監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)的程序及有關(guān)的資料。應(yīng)用軟件是為解決各種實(shí)際問題而編制的應(yīng)用程序及有關(guān)資料的總稱。應(yīng)用軟件可以在市場上購買，也可以自己開發(fā)。通常由計算機(jī)廠家或?qū)ｉT的軟件廠家提供，是計算機(jī)正常運(yùn)行不可缺少的部分。也有一些系統(tǒng)軟件是幫助用戶進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的軟件。常用的應(yīng)用軟件包括：文字處理軟件如Word、PageMaker等；電子表格軟件如Excel等；繪圖軟件如AutoCAD、3DS等。課件制作軟件如PowerPoint、Authorware等。還有教育培訓(xùn)軟件、娛樂軟件、財務(wù)管理軟件等也都屬于應(yīng)用軟件的范疇。

指令（Instruction）就是一組計算機(jī)能識別并能執(zhí)行的各種基本操作命令。指令構(gòu)成如圖示：操作碼操作數(shù)指令系統(tǒng)（InstructionSystem）是一臺計算機(jī)的所有指令的集合。指令系統(tǒng)反映了計算機(jī)的基本功能，不同的計算機(jī)其指令系統(tǒng)不盡相同。程序（Program）是為解決某一問題而選用的一條條有序指令的集合。程序具有目的性、分步性、有序性、分支性等特性。操作碼指明該指令要完成的操作，如加、減、乘、除。操作數(shù)是指參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在的地址。

指令、指令系統(tǒng)和程序的概念

CPU發(fā)出命令CPu②CPU對該指令進(jìn)行分析譯碼內(nèi)存內(nèi)存送出所需指令程序存放在內(nèi)存中系統(tǒng)總線

二、計算機(jī)執(zhí)行指令的過程計算機(jī)執(zhí)行指令的過程演示如下：①將要執(zhí)行的指令從內(nèi)存調(diào)入CPU③判斷該指令所要完成的操作，然后向相應(yīng)部件發(fā)出完成操作的控制信號，從而完成該指令的功能。系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)編譯程序解釋程序連接程序網(wǎng)絡(luò)通訊軟件系統(tǒng)服務(wù)性程序

計算機(jī)語言，也稱為程序設(shè)計語言,是人與計算機(jī)交流信息的一種語言。

人與計算機(jī)的聯(lián)系，必須使用計算機(jī)語言。使用程序設(shè)計語言編寫的程序，計算機(jī)可以識別并執(zhí)行相應(yīng)的操作，幫助人們解決實(shí)際問題。程序設(shè)計語言通常分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。計算機(jī)語言幫我算下這些學(xué)生的平均分?。空堄贸绦蛟O(shè)計語言告訴我⑴機(jī)器語言：

是一種二進(jìn)制語言，每條語句都是二進(jìn)制數(shù)碼表示的指令。優(yōu)點(diǎn)：計算機(jī)能直接識別，運(yùn)行速度快。缺點(diǎn)：難懂、難寫、難記，難以修改和維護(hù)，沒有通用性（不同計算機(jī)指令系統(tǒng)不同）。0011010110100111011101001……程序員⑵匯編語言：是一種和機(jī)器語言一一對應(yīng)的符號化的語言，由機(jī)器語言符號化而來，用助記符和符號地址來表示指令。如：ADD表示加法，MOVE表示傳送。優(yōu)點(diǎn)：較直觀、易懂、易用、執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存空間少。缺點(diǎn)：各種機(jī)器不通用。⑶高級語言：是一種與硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)無關(guān)，表達(dá)方式較接近自然語言的程序設(shè)計語言。如FORTRAN、PASCAL、C、BASIC等優(yōu)點(diǎn)：描述問題能力強(qiáng)，通用性、可讀性、可維護(hù)性都較好。缺點(diǎn)：執(zhí)行速度較慢，編制訪問硬件資源的系統(tǒng)軟件較難。高級語言的發(fā)明是計算機(jī)發(fā)展史上最驚人的成就。高級語言的種類：FORTRAN（FORmulaTRANslator）BASIC（BeginnersAllpurposeSymbolicInstructionCode）PASCALC、C++、C#DELPHI、VC++、VB、VFP、PBJAVAHTML、XMLASP、JSP、PHP3、計算機(jī)語言處理程序

（1）源程序——用高級語言或匯編語言編寫的程序。

（2）目標(biāo)程序——把源程序翻譯成的機(jī)器語言程序。

（3）匯編

——把匯編語言源程序翻譯成機(jī)器語言程序的過程。

所使用的翻譯程序稱為匯編程序。

（4）解釋——把高級語言源程序逐句翻譯，翻譯一句執(zhí)行一句，

邊翻譯邊執(zhí)行。解釋執(zhí)行所用的程序稱解釋程序。

（5）編譯——把高級語言源程序的整個程序翻譯成等價的獨(dú)立的目標(biāo)程序。翻譯所用的程序稱為編譯程序。

（6）連接——把目標(biāo)程序以及所需的功能庫轉(zhuǎn)換成一個可執(zhí)行的程序。連接所用的程序叫連接程序。源程序可執(zhí)行程序目標(biāo)程序編輯程序匯編或編譯程序連接程序程序的匯編或編譯執(zhí)行過程三、應(yīng)用軟件

解決具體問題的程序。

1、文字處理軟件 Word等。

2、表格處理軟件Excel、Lotus1-2-3等。

3、輔助設(shè)計軟件AutoCAD 4、各種計算機(jī)輔助教學(xué)軟件（CAI）

5、實(shí)時控制軟件

1.1.5

計算機(jī)的特點(diǎn)和性能指標(biāo)一、

計算機(jī)的工作特點(diǎn)

53/4速度快——計算機(jī)的運(yùn)行速度以MIPS衡量

（MIPS每秒可執(zhí)行的百萬條指令）計算精度高——主要取決于計算機(jī)的字長記憶能力強(qiáng)——有存儲器可靠的邏輯判斷能力——能進(jìn)行邏輯運(yùn)算有自動控制能力——具有程序控制下的自動執(zhí)行能力通用性好數(shù)字計算、圖形圖像處理、聲音動漫、邏輯推理

二、

計算機(jī)主要性能指標(biāo)1、基本字長基本字長是指CPU一次性能傳送或處理的二進(jìn)制代碼的位數(shù)。在一次運(yùn)算中，操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線，在寄存器和運(yùn)算部件之間傳送。基本字長反映了寄存器、運(yùn)算部件和數(shù)據(jù)總線的位數(shù)?；咀珠L越大，要求寄存器的位數(shù)就越大，那么操作數(shù)的位數(shù)就越多。

基本字長還決定計算機(jī)的運(yùn)算速度。例如，對一個基本字長為8位的計算機(jī)來說，原則上操作數(shù)只能為8位。如果操作數(shù)超過8位，則必須分次計算，因此理論上8位機(jī)的運(yùn)算速度自然沒有更高位機(jī)（如16位、32位或64位）的運(yùn)算速度快。

基本字長還決定硬件成本?；咀珠L越大，相應(yīng)的部件和總線的位數(shù)據(jù)也會增多，相應(yīng)的硬件設(shè)計和制造成本就會呈現(xiàn)幾何級數(shù)量增加。因此，必須較好地協(xié)調(diào)計算精度與硬件成本的制約關(guān)系，針對不同的需求開發(fā)不同的計算機(jī)。

基本字長甚至決定指令系統(tǒng)的功能。一條機(jī)器指令既包含了由硬件必須完成的操作任務(wù)，也包含操作數(shù)的值或存儲位置以及操作結(jié)果的存儲位置。機(jī)器指令需要在各部件間進(jìn)行傳遞。因此，基本字長直接決定了硬件能夠直接識別的指令的總數(shù)，進(jìn)而決定了指令系統(tǒng)的功能。

2、運(yùn)算速度

運(yùn)算速度表示計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算的快慢程度。決定計算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素是CPU的主頻。主頻是CPU內(nèi)部的石英振蕩器輸出的脈沖序列的頻率。它是計算機(jī)中一切操作所依據(jù)的時間基準(zhǔn)信號。主頻脈沖經(jīng)分頻后所形成的時鐘脈沖序列的頻率稱為CPU的時間頻率。

兩個相鄰時鐘頻率之間的間隔時間為一個時間周期時間。它是CPU完成一步操作所需的時間。因此時鐘頻率也反映CPU的運(yùn)算速度，而如何提高時鐘頻率成為CPU研發(fā)時所要解決的主要問題。

例如，Intel8088的時鐘頻率為4.77MHz，80386的時鐘頻率提高到33MHz，8